¿Qué es PWHT?
La forma completa de PWHT es el tratamiento térmico posterior a la soldadura. PWHT es un proceso controlado que consiste en recalentar el metal por debajo de su temperatura de transformación crítica más baja, después de un proceso de soldadura. Luego, el material se mantiene a la temperatura elevada durante un período de tiempo predeterminado para aliviar las tensiones residuales, aumentar la resistencia, aumentar o disminuir la dureza y reducir el riesgo de agrietamiento por cambios microestructurales. Se puede utilizar una variedad de procesos de calentamiento para llevar a cabo el tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Este artículo cubrirá PWHT de uniones soldadas a tope, uniones derivadas en acero al carbono y materiales de acero de baja aleación, así como todo tipo de uniones soldadas en materiales de acero al carbono calmado para servicio de baja temperatura para guiar a técnicos, supervisores y otras personas involucradas en la ejecución segura de la actividad PWHT para que el resultado final sea aceptable.
¿Cuándo se requiere PWHT para acero al carbono?
El tratamiento térmico posterior a la soldadura o PWHT de acero al carbono debe realizarse después de cada soldadura para garantizar que se conserve la resistencia del material de la pieza. Los criterios exactos para PWHT de acero al carbono se mencionan en el código ASME BPVC. PWHT garantiza la reducción de las tensiones residuales, el control de la dureza del material y la mejora de la resistencia mecánica.
Ventajas del tratamiento térmico posterior a la soldadura | Propósito de PWHT
Si la PWHT se descuida o se realiza incorrectamente, las tensiones residuales pueden combinarse con las tensiones de la carga de servicio. El valor puede exceder las limitaciones de diseño de un material, lo que conduce a fallas en la soldadura, un mayor potencial de agrietamiento y una mayor susceptibilidad a la fractura por fragilidad. Otros beneficios de PWHT se enumeran a continuación:
- Estructura metalúrgica mejorada
- Ductilidad mejorada del material.
- Menor riesgo de fractura frágil a medida que aumenta la ductilidad
- Estrés térmico relajado debido a la redistribución de tensiones residuales.
- metal templado
- Eliminación de hidrógeno difusible que ayuda a prevenir el agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC)
Método y equipo PWHT
- El tratamiento térmico local posterior a la soldadura de las uniones soldadas en las tuberías se realizará por el método de resistencia eléctrica y después de la finalización de toda operación de soldadura o reparación.
- El calentador de resistencia está autoaislado eléctrica y térmicamente y está construido a medida para cada tubería individual.
- Los voltajes aplicados a través de las bobinas son de 220 o 380 voltios CA, según los requisitos de energía.
El panel de control de potencia del tratamiento térmico posterior a la soldadura se compone de:
- Un controlador indicador de temperatura y registrador de tipo digital.
- Un dispositivo de potenciómetro que controla el porcentaje de entrada de energía a las bobinas.
- Un interruptor de luces indicadoras de encendido y apagado, terminales de entrada y salida para conexión de energía y termopar.
- Contactores de potencia eléctrica de la clasificación adecuada.
Cada panel alimentará una sola estación de calefacción y, por lo tanto, para cada operación de calefacción, se necesitará un panel. Las tasas de calentamiento y enfriamiento se ajustan mediante la selección manual del porcentaje de entrada de energía por medio de potenciómetros.
Requisitos para el tratamiento térmico posterior a la soldadura o PWHT
Antes de solicitar los requisitos detallados de PWHT y la exención en estos párrafos, se deben realizar calificaciones satisfactorias del procedimiento de soldadura de la especificación de procedimientos de soldadura que se utilizará de acuerdo con todas las variables esenciales de ASME SECCIÓN IX, incluidas las condiciones del tratamiento térmico posterior a la soldadura y otras restricciones enumeradas a continuación.
Mientras se lleva a cabo un tratamiento térmico local posterior a la soldadura, la técnica de aplicación de calor debe garantizar el logro de una temperatura uniforme en todos los puntos de la parte que se está tratando térmicamente. Se debe tener cuidado para garantizar que el ancho de la banda calentada a cada lado del borde de la soldadura no sea inferior a cuatro (4) veces el espesor de la tubería o 2″, lo que sea mayor.
A lo largo del ciclo de tratamiento térmico posterior a la soldadura, la parte exterior de la banda calentada debe envolverse adecuadamente con aislamiento para evitar cualquier gradiente de temperatura dañino en la superficie expuesta de la tubería. Para este propósito, no se debe permitir que la temperatura en la superficie expuesta de la tubería exceda los 400 °C.
Las válvulas, instrumentos y otros elementos especiales con extremos para soldar, deberán estar protegidos, por el riesgo de daño durante el tratamiento térmico posterior a la soldadura.
No se realizará ninguna soldadura después de PWHT.
Se emplearán registradores automáticos de temperatura que hayan sido debidamente calibrados. La tabla de calibración de cada registrador deberá presentarse al propietario antes de iniciar las operaciones de tratamiento térmico y deberá obtenerse su aprobación. El equipo de registro se calibrará al menos una vez cada 12 meses. Además, el equipo de instrumentos (potenciómetro) que se utiliza para la calibración de registradores debe estar respaldado por un certificado relacionado.
Preparación y fijación de termopar para PWHT
Después de realizar una inspección visual y eliminar los defectos de la superficie y las soldaduras por puntos temporales (si las hubiera), se debe conectar una cantidad adecuada de termopares (según el diámetro de las tuberías) a la tubería directamente y en lugares igualmente espaciados a lo largo de la periferia de la unión de la tubería. El número mínimo de termopares conectados por unión debe ser 1 para un diámetro de hasta 3″, 2 para un diámetro de hasta 6″ y 3 para un diámetro de hasta 10″ y 4 para un diámetro de hasta 12″ y más. Sin embargo, la cantidad mínima requerida de termopares que se deben conectar se puede aumentar si se considera necesario.
Los termopares se colocarán en la junta y en firme contacto con la tubería lo más cerca posible del área de soldadura. Los termopares deben soldarse por puntos directamente a la unión o banda de calentamiento, siempre que tengan una cola del mismo material y se use un alambre de relleno o electrodo aprobado de no más de 2,5 mm de diámetro para la soldadura por puntos.
Para evitar lecturas de temperatura incorrectas por radiación directa a los termopares, se protegerá con fibra cerámica blindada o cualquier otro material aislante adecuado.
Los elementos de resistencia de calentamiento se colocarán sobre los termopares adjuntos a lo largo de la banda de calentamiento y se aislarán como se muestra en la Fig. 1 a continuación.
Los materiales aislantes serán lana mineral/lana de vidrio que pueda superar la temperatura empleada. El espesor mínimo del aislamiento será de 50 mm. Para mantener el material aislante en su posición, la malla de alambre se debe envolver y amarrar o amarrar por otros medios adecuados.
Temperatura PWHT, registro de tiempo
La temperatura y el tiempo del tratamiento térmico posterior a la soldadura y sus tasas de calentamiento y enfriamiento se registrarán automáticamente y presentarán la temperatura real del área de soldadura. Cada termopar se conectará al instrumento de control y registro de cada junta tratada.
Calefacción, Mantenimiento y Refrigeración en PWHT
Se registrará la temperatura de calentamiento por encima de 300 °C y la velocidad de calentamiento y enfriamiento no deberá ser superior a la especificada en WPS y estándares relacionados, pero en ningún caso, superior a 200 °C/h y la diferencia entre las temperaturas medidas por varios termopares. estará dentro del rango especificado.
La temperatura de la manga del tratamiento térmico y el tiempo de mantenimiento serán los especificados en las especificaciones del procedimiento de soldadura relacionado. Para una fácil referencia, los valores para diferentes tipos de acero se dan en la siguiente tabla.
El enfriamiento hasta 300°C será enfriamiento controlado. Por debajo de eso, el enfriamiento a temperatura ambiente se llevará a cabo bajo un revestimiento de aislamiento sin control.
Algunas notas importantes relacionadas con PWHT
- La operación de PWHT debe ser realizada únicamente por personal capacitado con una experiencia similar y aprobado por el propietario.
- Durante PWHT, las juntas deben protegerse de la lluvia y el viento mediante una cubierta adecuada para la lluvia y un parabrisas.
- Se realizarán pruebas de dureza después de PWHT para determinar si el tratamiento térmico se ha realizado de manera efectiva. Normalmente, para el acero al carbono, la dureza Brinnel máxima es de 200 HB.
Precauciones de seguridad durante PWHT
Se deben proporcionar las siguientes precauciones de seguridad durante PWHT:
- Los equipos y paneles deberán estar debidamente conectados a tierra.
- Los técnicos eléctricos deberán trabajar con ropa de seguridad adecuada, como guantes de goma, zapatos, etc.
- Solo trabajará un electricista certificado.
- Las juntas bajo PWHT deben estar bien acordonadas con cinta roja/luz roja y pantalla de peligro para evitar que personas desconocidas entren en contacto con conexiones eléctricas de alto voltaje.
- Se hará la plataforma adecuada para las juntas in situ para evitar la caída de una persona.
PWHT de acero inoxidable
Por lo general, no se requiere PWHT para acero inoxidable. Sin embargo, para aumentar la resistencia a la corrosión o reducir la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión, se puede usar acero inoxidable PWHT según las condiciones de servicio encontradas.
PWHT para tuberías
Los requisitos de PWHT para tuberías dependen de los números P y los números de grupo del material de la tubería. La cláusula 331.1.1 junto con la tabla 331.1.1 y la tabla 331.1.2 de ASME B31.3 proporciona los requisitos para PWHT según los materiales de la tubería. Sin embargo, si se aplica la temperatura de precalentamiento adecuada durante la soldadura de tuberías de espesores específicos, se puede eximir del tratamiento térmico obligatorio posterior a la soldadura. Dichas reglas se proporcionan en la Tabla 331.1.3 de ASME B31.3.
Preguntas frecuentes relacionadas con PWHT
En la siguiente sección, abordaré algunas de las preguntas más frecuentes relacionadas con PWHT.
¿Cuál es la forma completa de PWHT?
PWHT es el acrónimo de la forma completa de T reatamiento térmico posterior a la soldadura .
¿Cuándo se requiere PWHT?
La mayoría de los procesos de soldadura convencionales generan tensiones residuales en las regiones de soldadura. Estas tensiones en ciertas condiciones pueden acercarse al límite elástico del material. Tales juntas son propensas a fallar y no se pueden usar directamente. PWHT se aplica a estos conjuntos de acero soldado para reducir la probabilidad de falla por fragilidad. PWHT reduce significativamente las tensiones residuales en las uniones soldadas y, por lo tanto, reduce el potencial de falla. Por lo tanto, siempre que exista el riesgo de agrietamiento asistido por el medio ambiente, se requiere PWHT.
¿Cuáles son los requisitos de ASME B31.3 PWHT?
Los requisitos ASME B31.3 PWHT para materiales de tubería se establecen en la cláusula 331.1.1 junto con la Tabla 331.1.1, 331.1.2 y 331.1.3.
¿Cómo calcular la temperatura PWHT?
No se calcula la temperatura PWHT. El rango de temperaturas PWHT se menciona en formatos tabulares en los códigos vigentes. Por lo tanto, la temperatura PWHT se selecciona de las tablas del código vigente. Por ejemplo, la tabla 331.1.1 de ASME B31.3 para sistemas de tuberías de proceso.
¿Cuál es la diferencia entre PWHT y el alivio del estrés?
El alivio de tensiones es un proceso para reducir las tensiones residuales en un objeto. Los tratamientos térmicos como el normalizado, el recocido, el templado y el revenido, etc., son algunos de los procesos para aliviar las tensiones residuales generadas por la soldadura. PWHT es también un proceso en el que se logra el alivio del estrés. Sin embargo, la principal diferencia entre el alivio de tensiones y el PWHT es que el alivio de tensiones se puede realizar a temperaturas por debajo de la temperatura mínima de transformación del acero donde no se produce ningún cambio microestructural del material.
